轴辊搓丝机传动装置的设计(机械类课程设计)

-1-综合实践姓名学院：专业：班级：学号：指导教师：日期：前言本设计为综合实践课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、机械工程材料、等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。轴辊搓丝机传动装置的设计一课程设计题目1轴辊搓丝机传动装置设计图1-1（1）设计背景搓丝机用于加工轴辊螺纹，基本结构如上图所示，上搓丝板安装在机头4上，下搓丝板安装在滑块3上。加工时，下挫丝板随着滑块作往复运动。在起始（前端）位置时，送料装置将工件送入上、下搓丝板之间，滑块向后运动时，工件在上、下搓丝板之间滚动，搓制出与搓丝板一致的螺纹。搓丝板共两对，可同时搓制出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次，加工一个工件。（2）工作条件室内工作，动力源为三相交流电动机，电动机单向运转，载荷较平。（3）使用期限工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。（4）生产批量及加工条件中等规模的机械厂，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。2数据表最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/kN生产率/（件/min）14200340~3601024二拟定传动方案根据系统要求可知：滑块每分钟要往复运动24次，所以机构系统的原动件的转速应为24r/min。以电动机作为原动机，则需要机构系统有减速功能。运动形式为连续转动→往复直线运动。根据上述要求，有以下几种备选方案，在所有方案中齿轮1、2可看作传动部分的最后一级齿轮。方案一：图1-2方案二：图1-3方案一采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，故机构尺寸较小，结构简洁。利用曲柄和连杆共线，滑块处于极限位置时，可得到瞬时停歇的功能。同时该机构能承受较大的载荷。方案二采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为340～360mm，因而凸轮的径向尺寸较大，于是其所需要的运动空间也较大，同时很难保证运动速度的平稳性。综合分析可知：方案一最为可行，应当选择曲柄滑块机构实现运动规律。整个搓丝机由电动机、带传动、二级减速器、曲柄滑块机构、最终执行机构组成。三传动装置设计1机构初步设计采用同轴式的主要优点是结构长度较小两对齿轮的吃油深度可大致相，利于润滑等。曲柄长取滑块行程的一半，即170mm，初取箱体浸油深度为50mm，箱体底座厚30mm，初取滑块所在导轨厚度为60mm，连杆与滑块接触点距导轨高为30mm，则可大致得出减速器中心轴的高度为160+50+30=240mm，曲柄滑块机构的偏心距e=180mm，考虑到留下足够的空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度为1400mm，此时可以计算出机会特性为1.024，传动平稳。2设计参数（1）工作机输出功率计算：已知水平搓丝力大小为10KN，生产率为24件/min，则有则曲柄的功率为又滑块效率为0.9，铰链效率为0.95，则QUOTE错误!未找到引用源。=0.9QUOTE错误!未找到引用源。=0.81225补充系统总效率为电动机所需实际功率为要求Ped略大于Pd，则选用Y系列电动机，额定功率7.5KW(2)工作机转速24r/min传动比范围:V型带：i1=2-4减速器：i2=8-40总传动比i=i1×i2=16-160电动机转速可选范围为：nd=i×nw=384-3840r/min可知电动机应选型号为Y160M—6，同步转速1000r/min，满载转速为970r/min（3）总传动比i=QUOTE错误!未找到引用源。=970/24=40.42初步取带轮效率i1=2，则减速器传动比i2=i/i1=20.21取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比（4）各轴转速（5）各轴输入功率（6）各轴输入转矩电动机所需实际转矩及电动机的输出转矩为轴输入功率输出功率输入转矩输出转矩转速传动比效率电机轴6.00KW59.07Nm970r/min高速轴5.76KW113.419Nm485r/min20.96中间轴5.531KW500.977Nm105.435r/min4.60.96低速轴5.331KW2116.59Nm23.963r/min4.40.96四带传动主要参数及几何尺寸计算计算项目计算内容计算结果确定计算功率由公式QUOTE错误!未找到引用源。选取小带轮直径大带轮直径小带轮带速初选中心距QUOTE错误!未找到引用源。初选QUOTE错误!未找到引用源。带初步基准长度QUOTE错误!未找到引用源。带基准长度QUOTE错误!未找到引用源。实际中心距选取QUOTE错误!未找到引用源。小带轮包角带的根数各参数取值为QUOTE错误!未找到引用源。QUOTE错误!未找到引用源。QUOTE错误!未找到引用源。带的初拉力取QUOTE错误!未找到引用源。5带的压轴力取QUOTE错误!未找到引用源。初压力:五齿轮传动设计计算计算项目计算内容计算结果材料选取小齿轮使用40Cr，调质处理，硬度241-286HBS；大齿轮使用45钢，调质处理，硬度217-255HBS；精度等级均为8级有关数据以及公式引自《机械设计基础》（下册）1低速级计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩QUOTE错误!未找到引用源。齿宽系数QUOTE错误!未找到引用源。接触疲劳极限QUOTE错误!未找到引用源。需用接触应力计算QUOTE错误!未找到引用源。估计QUOTE错误!未找到引用源。动载荷系数K初步计算小齿轮直径QUOTE错误!未找到引用源。取QUOTE错误!未找到引用源。初步齿宽bQUOTE错误!未找到引用源。=129.6mm（2）校核计算圆周速度精度等级选取8级精度8级精度齿数z取QUOTE错误!未找到引用源。由于QUOTE错误!未找到引用源。互质取QUOTE错误!未找到引用源。模数确定齿数QUOTE错误!未找到引用源。取QUOTE错误!未找到引用源。使用系数QUOTE错误!未找到引用源。动载系数QUOTE错误!未找到引用源。齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数首先求解非硬齿面斜齿轮，8级精度齿向载荷分配系数QUOTE错误!未找到引用源。区域系数QUOTE错误!未找到引用源。弹性系数QUOTE错误!未找到引用源。重合度系数QUOTE错误!未找到引用源。同理由于无变位，端面啮合角螺旋角系数QUOTE错误!未找到引用源。许用接触应力许用接触应力取最小安全系数QUOTE错误!未找到引用源。总工作时间QUOTE错误!未找到引用源。盈利循环次数QUOTE错误!未找到引用源。单向运转QUOTE错误!未找到引用源。取接触寿命系数QUOTE错误!未找到引用源。齿面工作硬化系数QUOTE错误!未找到引用源。接触强度尺寸系数QUOTE错误!未找到引用源。润滑油膜影响系数取值验算QUOTE错误!未找到引用源。=661.523MPa（3）确定主要传动尺寸中心距取整QUOTE错误!未找到引用源。螺旋角端面模数分度圆直径齿宽当量齿数取QUOTE错误!未找到引用源。取QUOTE错误!未找到引用源。（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数QUOTE错误!未找到引用源。应力修正系数螺旋角系数QUOTE错误!未找到引用源。齿向载荷分配系数许用弯曲应力取试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限QUOTE错误!未找到引用源。取最小安全系数QUOTE错误!未找到引用源。确定尺寸系数QUOTE错误!未找到引用源。确定弯曲寿命系数QUOTE错误!未找到引用源。另外取值如下：验算（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角QUOTE错误!未找到引用源。螺旋角QUOTE错误!未找到引用源。分度圆直径QUOTE错误!未找到引用源。齿顶高QUOTE错误!未找到引用源。齿根高QUOTE错误!未找到引用源。齿顶间隙QUOTE错误!未找到引用源。中心距QUOTE错误!未找到引用源。2高速级由于低速级齿轮受力远比高速级严重，而且二者中心距相等，采用相同齿宽的条件下，高速级齿轮必然满足强度刚度等要求，而且还有不小的过盈量。再此不再校核高速级齿轮的强度，根据中心距相等，直接计算其相关尺寸，必定能满足使用要求。齿轮主要传动尺寸列表计算项目计算内容计算结果中心距QUOTE错误!未找到引用源。分度圆直径QUOTE错误!未找到引用源。QUOTE错误!未找到引用源。×QUOTE错误!未找到引用源。齿数QUOTE错误!未找到引用源。QUOTE错误!未找到引用源。取QUOTE错误!未找到引用源。=152模数QUOTE错误!未找到引用源。3.102QUOTE错误!未找到引用源。传动比QUOTE错误!未找到引用源。4.61螺旋角分度圆直径齿宽（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角QUOTE错误!未找到引用源。螺旋角QUOTE错误!未找到引用源。分度圆直径QUOTE错误!未找到引用源。齿顶高QUOTE错误!未找到引用源。齿根高QUOTE错误!未找到引用源。齿顶间隙QUOTE错误!未找到引用源。中心距QUOTE错误!未找到引用源。六轴的设计与校核1初估轴径电机轴取QUOTE错误!未找到引用源。高速轴取QUOTE错误!未找到引用源。中间轴取QUOTE错误!未找到引用源。低速轴取QUOTE错误!未找到引用源。2轴强度校核1高速轴齿轮上的作用力转矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核2中间轴高速级大齿轮齿轮上的作用力转矩圆周力径向力轴向力低速级小齿轮齿轮上的作用力转矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核3低速轴齿轮上的作用力转矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核4数据列表高速轴中间轴低速轴Y-Z平面Y-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核七轴承的选择与校核1高速轴轴承30209计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30209性能参数QUOTE错误!未找到引用源。,Y=1.6轴承受力情况QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。求QUOTE错误!未找到引用源。轴承B冲击载荷系数当量动载荷轴承A冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。2中间轴轴承30212计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30212性能参数轴承受力情况QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。求QUOTE错误!未找到引用源。轴承B冲击载荷系数当量动载荷轴承A冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。3低速轴轴承30217计算项目计算公式计算结果轴承主要性能参数轴承30217性能参数轴承受力情况QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。求QUOTE错误!未找到引用源。轴承B冲击载荷系数当量动载荷轴承A冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。八键的选择与校核高速轴键的选择和参数选用普通平键,圆头,d1=38mm,d2=50mm,选用键QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,转矩键长接触长度许用挤压应力铸铁许用挤压应力为满足要求，可用中间轴键的选择和参数选用普通平键,圆头,d1=65mm,d2=55mm,选用键QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。转矩键长接触长度许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用低速轴键的选择和参数选用普通平键,圆头,d1=90mm,d2=75mm,选用QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。转矩键长接触长度许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用九减速器箱体各部分结构尺寸1箱体名称符号尺寸箱盖壁厚箱座壁厚箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺钉直径箱盖与箱座连接螺钉直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径起盖螺钉直径大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度2润滑及密封形式选择设计项目设计内容密封装置高速轴密封毡圈密封，QUOTE错误!未找到引用源。，挡油板内密封中间轴密封挡油板内密封低速轴密封毡圈密封，QUOTE错误!未找到引用源。，挡油板内密封润滑油以及润滑脂的选择轴承脂润滑齿轮油润滑3箱体附件设计设计项目设计内容设计结果通气器指标：QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。，QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。，QUOTE错误!未找到引用源。，QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE错误!未找到引用源。,QUOTE